物联网专业课程建设探讨

引言

物联网(Internet of Things)是将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网络结合起来而形成的一个巨大网络。物体通过智能感应装置，再经过传输网络到达指定的信息载体，再经过全面感知、可靠传送和智能处理，最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与智能处理。

2009年8月，温家宝总理视察无锡物联网产业研究院，并做出重要指示：物联网技术是未来科技的制高点，是我国新兴战略产业未来发展的方向之一！在国家出台的“十二五"规划中，物联网将重点投资智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工业与自动化控制、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事等十大领域。2010年,教育部公布了通过审批的140个高等学校战略性新兴产业相关本科新专业，在新增本科专业名单中，“物联网”成为最大热门，各高校纷纷开设相关专业。然而，有关物联网专业或方向的知识体系、课程体系、工程实践和人才培养等，目前还较为薄弱，专业课程建设任重道远。

1  物联网技术的层次结构

物联网可以描述为由传感网络获取环境物理信息，通过通信网络进行传输，通过云计算平台进行信息处理的复杂系统。在这个系统中，物联网的技术构成主要体现在感知层、网络层、服务层和应用层四个层次上「知。其中，感知层和网络层的知识结构偏硬件层次，服务层和应用层的知识结构偏软件层次。其具体层次结构如图1所示。

在物联网中,任何一个物体都要通过感知设备获取相关信息，同时需要传递感应到的信息给所有需要的设备或系统。感知层通过传感器、条码、射频识别、多媒体信息采集等手段来感知与采集物理世界中发生的物理事件和数据，这些数据包括各类物理量、标识、音频、视频数据等。通过传感器网络可使传感器之间互联互通并传递感应信息。

由于物联网世界里的对象是实体，因此感知到的信息量将会是巨大的、各式各样的，通过某种程度的网关将信息进行过滤、协议转换、信息压缩和加密等，可使得信息更优化和安全地在公共网络上传递。网络层可将传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合，以便把采集和感知到的信息无障碍、高可靠、高安全性地进行传送,从而实现更加广泛的互联功能。

服务层主要是为了使不同的服务提供模式得以实施，同时把物联网世界中的信息处理方面的共性功能集中优化，使应用系统无需因为物联网的出现而作大的修改，以便能够更充分地利用已有业务应用系统，支持物联网的应用。

应用层根据用户的需求可以构建面向各类行业实际应用的管理平台和运行平台，并根据各种应用的特点集成相关的内容服务E,从而支持物联网技术在智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业的应用。

2  物联网专业课程建设

物联网专业是多专业的融合与提升，需要多专业的汇聚，取其共性,建立基础教学体系；各院校可根据自身行业应用背景优势建立具有各自应用方向特点的课程和实训。

2.1  物联网专业培养目标

物联网专业面向现代信息处理技术，培养从事物联网领域的系统设计、系统分析、科技开发及研究方面的高等工程技术人才。

物联网学科专业培养的学生要德智体全面发展、知识结构合理、具备扎实的电子技术、现代传感器和无线网络技术、物联网相关高频和微波技术,要具有有线和无线网络通信理论、信息处理、计算机技术、系统工程等基础理论，掌握物联网系统的感知层，网络层、服务层与应用层关键设计等专门知识和技能，并且具备在物联网专业领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力以及较强的创新实践能力。

2.2  物联网专业课程体系与结构

物联网专业或方向应建立以提升工程素质为根 本、以培养物联网工程能力为核心、以掌握物联网工 程学科知识要求为目标的课程体系，图2所示是物联 网专业的课程体系图。

图2   物联网专业课程体系

物联网专业课程体系涉及三大知识领域:通识基础类知识领域、专业技术类知识领域和综合管理类知识领域，各院校应根据自身情况选择合适的方向来建立相应的课程体系。其中，通识基础类知识领域和综合管理类知识领域各院校相对来说都具有一定的共性，课程体系与结构比较接近，因此，本文着重讨论专业技术类知识领域的课程体系情况。根据物联网技术的四个层次结构，图2分别按照感知识别、网络构建、管理服务和创新应用等四个方面给出了相对应的知识领域与知识点。

依照上述课程体系，物联网专业的课程结构可以由五个部分组成:公共基础课程、学科基础课程、物联网基础课程、物联网专业课程和实践实训课程。其中，公共基础课程和学科基础课程可以参照现有的理工科专业设置。

物联网基础课程一般包括物联网工程导论、物联网工程概论以及模拟电子技术、数字电子技术、电路分析基础与实验、信号与系统等其它基础课程等。

物联网专业课程应根据院校自身特点按不同培 养方向来设置相应课程。例如,感知与控制方向专业 课程一般包括物联网控制基础、嵌入式系统、无线传 感器网络、RFID技术等课程；传输与网络方向专业 课程一般包括嵌入式系统、通信原理、数据通信与交换技术、移动通信、网络管理与安全等课程;软件与服务方向专业课程一般包括云计算与物联网、物联网与信息服务、Android操作系统、数据库原理与技术、软件工程等课程。

实践实训课程的设置首先要求学生学习掌握基础课程与专业课程所对应的电子电工基础实验、计算机软件编程设计与嵌入式硬件设计应用等一系列实验课程。在此基础上，再结合院校自身的行业优势,通过建设物联网演示实验室、校企合作等方式开展智能交通、智能电网、智能家居、环境检测以及车联网、健康物联网、石油物联网、矿山物联网等行业的物联网应用。

3  结语

大力发展物联网技术是我国新兴战略型产业未来发展的方向之一，将对我国国民经济增长发挥巨大的推动和辐射作用。随之诞生的物联网专业这一新兴本科专业学科,其专业课程建设必须适应行业应用需求，应具有发展变化的动态特性。本文根据物联网技术体系结构与专业培养目标,讨论了物联网专业的课程体系与结构,并针对不同专业方向，给出了相关课程设置的建议，以期对物联网专业的发展起到一定的促进作用。

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